[发明专利]一种面向片上网络的多线程调度实现方法

说明书

技术领域

本发明属于片上网络线程调度技术领域，特别是涉及一种面向片上网络的多线程调度实现方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，标志着计算性能的处理器频率的提升已经逐步减缓，已经无法有效增强系统的整体计算能力。在这样的背景下，硬件厂商纷纷开始了多核处理器和片上系统的研发。多核处理器通过将多处理核封装在同一芯片上提高系统的集成度，而片上系统则在芯片上集成了负责计算外的其它器件，使芯片的功能可以满足各方面的需求。

多核处理器和片上系统都增加了芯片内部器件的数量。实验证明，应用在传统系统中的总线结构并不能满足这些器件之间的通讯需求。由于总线需要对所连接的各器件进行监听，而且在任何时间只有单一的数据传输可以进行，所以随着总线上所连接器件数量的增长，器件之间通讯需要等待更多时间。此外，在多核处理器和片上系统这样复杂的系统中，为了提高执行效率，任务往外会被分割成为多个部分在系统中同时运行。这些部分之间由于存在大量数据依赖和控制依赖关系，所以需要频繁进行数据传输，这更加剧了总线的负载，导致系统性能的下降。随着芯片规模的不断增大，各器件之间的距离也不断增大，因此数据传输对系统整体性能的影响也越来越重要。

片上网络的提出就是为了解决复杂系统中的数据传输问题。片上网络借鉴了成熟的网络传输思想，在芯片内部构造了数据的传输网络。在片上网络的研究中，系统内各器件都被抽象为网络中的节点，数据在打包后通过网络传递到目的节点。片上网络将系统的通讯分布化，避免了总线在传输过程中的瓶颈效应。

硬件结构的变化引起了通讯模式的改变。与传统的总线通讯结构相比，片上网络将通讯分布式化，减少了系统中不同信息交互之间的影响。然而，片上 网络在提高了系统的可扩展性的同时，也使得系统的通讯结构更加复杂，对具体通讯的性能会产生一定的影响。由于目前多核芯片内的计算单元数量还不是很巨大，所以总线架构与片上网络架构在性能上还是互有优劣，特别是层次化总线结构在某些应用领域可以取得很好的效果。因此，多核环境中的硬件对通讯模式的支持分析直接影响着多核系统中任务运行的效率。

片上网络已经开始影响软件设计。由于过去的软件大多是针对单处理器设计的，所以并行度不高，无法有效地利用片上网络环境中的系统资源。其中，多线程在片上网络中的调度非常重要。但是针对单核处理器的调度方法显然不能处理多线程在片上网络上的调度，而现有的一些映射方法是从IP核与片上网络之间的关系着手，如何从操作系统的角度出发，实现多线程在片上网络上的调度，已有的方法较少；而已有的方法则通常较为复杂，难以高效率的完成。本方法中，将多线程之间的连接关系和片上网络的处理器核心利用联系起来，来进行多线程在片上网络上的调度，从而提高调度的效率。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于别供一种能够别高调度效率和具有可扩展性的面向片上网络的多线程调度实现方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种面向片上网络的多线程调度实现方法，包括如下步骤：

建立多线程模型，包括包含所有线程的多线程集合T，各线程间是否存在通信关系的线程通信关系集合，以及与各线程存在通信关系的任务数量集合；

建立片上网络拓扑模型，包括处理器核的集合和各处理器核之间通路的集合；

对多线程集合T按通信关系进行划分，其中划分后的分属于不同集合中的任务间不存在通信关系；

对片上网络进行分区：提取任务数小于或等于处理器核数的线程来构成新线程集合，将片上网络划分为u个区域，其中u为所述线程集合所包含的线程数，所述片上网络的u个区域分别与u个线程相对应且分别包含了线程中任务数相同的处理器核；

将多线程分配到片上网络：将新线程集合中的u个线程按对应关系分别分配到u个区域，完成多线程集合的调度。

进一还的，还包括下述步骤：在将所述新线程集合中的u个线程分配到对应区域上之后，再将所述线程分配到处理器核上。

进一步的，所述网络拓扑模型还包括：

从一处理器核到另一处理器核所经过的片上网络路由器的数量；

一处理器核在所有方向直接连接的其它处理器核的数量；

与一处理器核具有直接连接的其它处理器核的集合。

由于采用上述技术方案，本发明以多线程模型和片上网络模型的建立为基础，以多线程之间的连接关系为根据，对多线程进行分组，对片上网络进行分区，并进行多线程的调度。本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：